Frage von pommie63, 94

Wie erkläre ich am besten die Blaufärbung bei der Komplexbildung von Kupfer-Ionen mit Ammoniak?

Die Frage steht schon oben. Ich habe im Internet schon etwas vom Ligandenfeld gelesen, allerdings verstehe ich das nicht ganz. Ich muss es in einem Vortrag meiner Klasse erklären ( 10. Klasse) Danke im Voraus :)

Expertenantwort
von musicmaker201, Community-Experte für Chemie, 35

Ligandenfeldtheorie in sehr kurz und unpräzise: Die Liganden verursachen am Zentralatom eine energetische Aufspaltung der d-Orbitale. Warum ist hier erstmal egal.

Der Abstand zwischen den aufgespaltenen d-Orbitalen ist teilweise für die Farbigkeit von Komplexen verantwortlich. Licht mit der Energie, welche diesem d-d-Abstand entspricht, wird von dem Komplex aus dem eingestrahlten Licht absorbiert. Die sichtbare Farbe des Komplexes entspricht somit der Komplementärfarbe der absorbierten Farbe.

Wie vach77 schon erklärt hat, ist die Größe dieser d-d-Aufspaltung unter anderem vom Liganden abhängig. So ist Ammoniak ein stärkerer Ligand (=stärkere Aufspaltung) als Wasser. Dies kann man der spektrochemischen Reihe entnehmen.

Der Amminkomplex hat also eine größere d-d-Aufspaltung als der Aquakomplex des Kupfers, da Ammoniak eben ein stärkerer Ligand ist. Wenn die Aufspaltung größer ist, muss demnach das absorbierte Licht energiereicher sein. Es muss also blauverschoben sein.

Der Aquakomplex zeichnet sich durch eine hellblaue/türkise Farbe aus. Dies entspricht einer Absorption im orangen Bereich (siehe hier: https://www.abiweb.de/assets/courses/img/organische-chemie/072farbm/image005.png). Wenn man jetzt die Absorption ein wenig zu höheren Energien (=kürzere Wellenlänge --> Richtung Blau) verschiebt, kommt man in den Bereich von gelb. Wenn gelb absorbiert wird, erscheint die Lösung tiefblau.

Das Thema halte ich für die 10. Klasse doch reichlich übertrieben. Wenn du nicht alles verstehst, ist das nicht schlimm. Fragen kannst du gerne als Kommentar stellen.

Antwort
von user21011982, 57

Allgemein sind Verbindungen dann farbig, wenn sie Elektronen besitzen, die Licht im sichtbaren Spektrum absorbieren können. Ob sie das können oder nicht, ist dabei von den Energiedifferenzen, die zwischen den einzelnen Energieniveaus herrschen, abhängig. Wenn die so ausfallen, dass ein Photon des sichtbaren Wellenlängenbereiches (etwa 400 bis 800 nm) genau die Energie besitzt, die dem Unterschied zweier Niveaus entspricht, kann es absorbiert werden und das absorbierende Elektron dadurch auf das entsprechende höhere Niveau "anheben". 

Bei der Bildung des Tetraaminkupfer-Komplexes verändert sich die Besetzung der der Orbitale, sodass es nun Elektronen gibt, die wie oben beschrieben Licht im sichtbaren Bereich absorbieren können und den Komplex farbig erscheinen lassen.


Expertenantwort
von vach77, Community-Experte für Chemie, 49

Die Farbe von Komplexverbindungen wird einmal durch die
Liganden und andererseits durch das Zentralatom beeinflusst.

Es ist also für die Farbe nicht egal, ob ich einen Kupfertetraminkomlex, oder einen Kupfertetraquokomplex vorliegen habe,

oder aber, ob es sich um einen Kupfer- bzw. Nickelkomplex mit den gleichen Liganden (s.o.) handelt.

Letztlich sind es die d-Elektronen, die verschieden angeregt werden und zu einer verschiedenen Strahlungsabsorption und damit verschiedenen Farbe
der Komplexverbindung beitragen.

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